Neurofizjologia słyszenia

Krzysztof Basiński

System słuchowy

System słuchowy

System słuchowy

Ślimak i narząd Cortiego

Ślimak i narząd Cortiego

Charakterystyczne cechy systemu słuchowego

  • Selektywność częstotliwości (frequency selectivity)
  • Kompresja amplitudy (amplitude compression)
  • Phase locking

Selektywność częstotliwości

  • Ślimak to zestaw filtrów środkowoprzepustowych (band-pass filters), czułych na wybrane częstotliwości
  • Zakresy tych filtrów łącznie dają spektrum słyszanych częstotliwości (20Hz-20 000Hz)
  • Zjawisko to nazywa się tonotopią
  • Im wyższa częstotliwość, tym szerszy zakres filtrów
  • Dlatego gorzej różnicujemy wyższe częstotliwości

Selektywność częstotliwości

Selektywność częstotliwości

Tonotopia w ślimaku

tonotopia

Kompresja amplitudy

  • Aktywacja w odpowiedzi na cichsze dźwięki jest wyższa niż można by sądzić po aktywacji w odpowiedzi na głośniejsze dźwięki
  • Ludzki słuch odbiera olbrzymi zakres dynamiki (co najmniej 100dB czyli 5 rzędów wielkości), jednak odpowiedzi ze ślimaka różnicują głośność tylko na 2 rzędach wielkości

Kompresja amplitudy

  • Kompresja pomaga w słyszeniu cichych bodźców, jednocześnie umożliwiając słyszenie zmian w głośności bodźców głośnych
  • Kompresja spowodowana jest charakterystyką drgań błon narządu Cortiego i ruchem zewnętrznych komórek rzęsatych
  • Często w uszkodzeniu słuchu następuje spadek poziomu kompresji

Krzywa kompresji (v = 0.3 ^ x)

Krzywa kompresji

Phase locking

  • Peak aktywacji neuronów w nerwie słuchowym pokrywa się z peakiem fali akustycznej
  • Jeden z dodatkowych mechanizmów rozpoznawania częstotliwości
  • Phase locking jest obecny tylko dla częstotliwości < 4kHz
  • Akurat powyżej 4kHz zupełnie tracimy zdolność oceny wysokości dźwięku

Phase locking

Phase locking

Modulacja amplitudy i obwiednie

Co to jest obwiednia (envelope)?

Noise-vocoded speech

Noise-vocoded speech

Kora słuchowa

Kora słuchowa

Kora słuchowa

Pierwszorzędowa kora słuchowa

  • Zakręt Heschla
  • Pola Broadmanna 41 i 42
  • Jednostronne uszkodzenie - problemy ze słuchem
  • Obustronne uszkodzenie - głuchota korowa

Właściwości pierwszorzędowej kory

  • Modulacja spektralna - wykrywanie zmian głośności tylko w obrębie określonych częstotliwości
  • Tonotopia

Tonotopia w korze pierwszorzędowej

tonotopia